JP3906182B2 - 特に液晶ディスプレイセル又は電気化学光電池である多層セル - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多層セル、すなわち、電気特性が入射光線の作用の下で変化することができる光学活性媒体を収容する密封容積の境界を定める密封フレームにより対として接合された複数の重ね合わせた基板を含むセルの分野に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最も単純な場合には、液晶セルのような電気光学セル、又は、電気化学光電池は、２枚の基板のみ、すなわち、透明な前部基板と透明であってもなくてもよい後部基板のみを含む。導電素子のネットワークが、電極とその電極を接続パッドに結合する導電性パスとを形成したこれらの２枚の基板に形成される。２枚の基板は、活性媒体が閉じ込められた密封容積の境界を定める密封フレームにより互いに接合される。
【０００３】
電気光学セルは、このようなセルの２枚の基板の間に閉じ込められた液晶の光学的特徴を電極に印加された制御電圧により変更することができるディスプレイセルである。電気化学光電池は、染色剤により感光性にした半導体基板開きる光電効果を利用することにより、可視光を電気に変換することができる。
【０００４】
セルが２枚の基板及びその２枚の間に閉じ込められた１つの層の活性物質のみを含む最も単純な場合、セルの充填には、何ら特別な問題は起こらない。充填孔が密封フレームに単純に配置され、活性物質は、それを通って上述の密封フレームで境界を定められた密封容積に浸透することができる。充填は、一般的に次のような方法で行われる。すなわち、セル及び液晶を真空チャンバに配置した後、セルの閉じ込め容積から空気を抜き取り、次に充填孔が位置するセルの側面を活性物質を含有する容器内に沈める。活性物質は、チャンバ内の圧力の増大に助けられ、毛管作用により充填孔を通ってセルを浸透する。セルに充填した後は、充填孔を密封することのみが必要である。
【０００５】
別の公知の解決法は、セル基板の１つに充填孔を開けることにある。空気を抜き取った後に孔を通してセル内に活性物質を注入し、セルが充填された後でこの穴を密封する。この第２の解決法は、それがセルを上方から充填させる限り、セルの組を尚もバッチで作業することができることを意味するので特に有利であることが分っている。
【０００６】
セルを充填するのにいずれの解決法を用いるにしても、特に単一の種類の活性材のみを用いるという事実から、上述のセルを製造するこの段階が何ら重大な問題を引き起こさないことは明らかである。その結果、活性物質、例えば液晶が特に毛管作用により充填孔から流れ出してセル又は基板の周縁を濡らす場合でさえも、その液晶は、別の液晶によって汚染されたり、既に配置されているセルの構造に損傷を与え易いということはない。
【０００７】
しかし、異なる活性物質を包含するいくつかのレベルを有するセルでは、これは当てはまらない。この場合、上述の問題は直ちに重要となり、液晶のような活性物質の１つを別の液晶で汚染する危険性はかなり高い。
【０００８】
例えば、異なる液晶の２つの層を含む２つのレベルを備えた液晶ディスプレイセルの場合を想定する。このようなセルは、両面に電極を有する中間基板と、上側と下側の２枚の基板とで形成することができる。すなわち、各セルは、液晶を含む密封空洞の境界を定める密封フレームにより、上部基板と下部基板をそれぞれ中間基板に接合することにより形成される。このような密封フレームは、それぞれ充填孔を含むが、この充填孔は、セルの同じ側の面に配置されることが好ましい。次に、セルを充填するために、所望の液晶で満された２つの発泡パッド又はストッパを充填孔に当てると、異なる液晶が毛管作用によりそれぞれの空洞に浸透する。ストッパを除去した後は、充填孔を密閉することのみが必要である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述の方法は、多層セルの異なるレベルを各層で異なる液晶で同時に充填することができるので有利である。しかし、この方法の限界は直ちに見出される。実際、この方法を行うためには、セル電極を外部制御回路と結合するのに用いられる結合パッドが、下部基板が上部基板に対して突出するセルの１つのエッジに沿って通常通り配置される限り、セルの利用できる少なくとも１つの側面にこれらの結合パッドを何ら含まないようにすることが必要である。結合パッドが現れている位置で密封フレームに配置された充填孔にアクセスすることは困難であった。より多くのレベルをセルが有すると、その電極の数、従ってその結合パッドが増える。従って、結合パッドがセルの全ての側面に沿って設けられることにより上述の充填技術をもはや使用できない状況になる可能性がある。
【００１０】
本発明の目的は、単純で従って充填するのが迅速かつ安価である液晶セルのような多層セルを提供することにより、他の問題に加えて上述の問題を克服することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、多層セルに関するものであり、特に、液晶ディスプレイセル、電気化学光電池、又は、液晶セル及び電気化学光電池の組合せに関し、この多層セルは、ｎを３に等しいか又はそれ以上の整数とした場合にｎ枚の重ね合わせた基板を有し、これらの基板は、光学的又は電気光学的に活性な媒体を包含する（ｎ−１）の密封空洞の境界を定める密封フレームにより対にされて接合され、第１の基板の上面及び最後の基板の下面は、セルの外面を形成し、本多層セルは、少なくとも部分的にセルの１つの面又は別の面に配置された（ｎ−１）の充填孔を含み、これらの（ｎ−１）の充填孔は、各々が異なる空洞と連通し、少なくとも１つの空洞を通過してそれらが結合された空洞に至り、この（ｎ−１）の充填孔は、それらが通過する１つ又は複数の空洞から隔離されることを特徴とする。
【００１２】
このような特徴により、本発明は、異なる種類の液晶のような異なる液体で充填することができ、これらの液体が互いに混合する危険性が限られるか又はゼロである多層セルを提供する。更に、セルの種々の層への充填を同時に行うことができ、これにより、セルの製造時間及び操作回数を減少させることができる。本発明の別の利点は、セルがもはやその側面からではなく上面から充填されるために、セルをそれが切断される前に実質的にバッチで完成させることができ、これが製造時間を減少させ、従ってセルの値段の低減を更に助けるという事実に見ることができる。最後に、セルの電極を外部電気制御又は供給回路に結合するための接触パッドは、上述のセルの全ての側面に沿って配置することができる。
【００１３】
別の実施形態によれば、本発明はまた上述の種類の多層セルに関し、本多層セルは、（ｎ−１）の充填孔を含み、これらの充填孔の少なくとも１つは、第１又は最後の基板を貫通し、それぞれ第１又は最後の基板とそれに向き合っている基板とにより境界を定められた空洞と連通し、残りの充填孔は、少なくとも部分的にセルの一方の面又は他方の面に配置され、これらの充填孔は、それぞれ異なる空洞と連通し、少なくとも１つの空洞を通過してそれらが結合された空洞に至り、この残りの充填孔は、それらが通過する１つ又は複数の空洞から隔離されることを特徴とする。
【００１４】
第１の変形によれば、充填孔は、密封フレームの周囲の内側に配列され、充填孔が通過する空洞からそれらを密封状態に隔離する同じく密封材料で作られた壁により囲まれる。
【００１５】
第２の変形によれば、充填孔は、微小管部分により形成され、この微小管部分は、種々の空洞を通過してそれらが連通することになっている空洞内に開いている。この変形の主な利点は、微小管を用いることにより、充填孔が通過する空洞に関しては、密封フレームの特別な装置の準備を何も必要とすることなく、充填孔が自動的に密封されるという事実にある。更に、セル表面に充填孔が占める表面積が減少することにより、このセルの活性表面が大きくなる。
【００１６】
本発明の他の特徴及び利点は、本発明による多層セルの例示的実施形態に関する以下の詳細説明から更に明らかになるであろう。尚、この例は、添付の図面と共に純粋に非制限的な説明の意味で準備されたものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明は、セル内の液体活性物質の層と同数で、それぞれが他の全ての層を除く所定の層と連通する充填孔を設けることから成る全体的に独創的発想を進めたものである。充填孔が少なくとも部分的にセルの一方の面又は他方の面に配置されているために、セルを上面から充填することができ、これにより充填作業が相当に単純化され、セルを切断により分離する前にセルを実質的にバッチで完成させることができる。更に、充填孔がセルの１つ又はそれ以上のエッジに沿って配置されないため、セルの電極を外部電源又は制御回路に結合させる導電性パスをセルの全ての側面に出現させることができる。
【００１８】
本発明は、液晶型の多層ディスプレイセルに関連して以下に説明する。勿論、本発明がこの種類のセルに限定されないこと、及び、電極に印加された電圧の作用により物理的、特に光学的特性を変化させることができるか、又は、応力の作用又は入射光線により電気特性を変化させることができる感応性媒体を基板の間に閉じ込めた任意の種類の多層セルにも本発明が同一の方法で適用されることは当然のこととして説明を進める。
【００１９】
図１は、本発明による多層液晶ディスプレイセルの透視斜視図である。全体的に参照番号１で表されるこのディスプレイセルは、ガラス、又は、プラスチックのような別の透明材料で作ることができる４枚の重ね合わせた基板２、４、６、８を含む。最後の基板８は、ディスプレイセル１が透過性又は反射性であるか否かにより、透明な場合とそうでない場合がある。第１の基板２の上面１０及び最後の基板８の下面１２により、上述のセル１の外面が形成される。
【００２０】
基板２から基板８は、液晶を収容する密封空洞２０、２２、２４の境界を各々が定める密封フレーム１４、１６、１８により対になって接合される。より正確には、第１の密封フレーム１４が基板２と４を接合し、第２の密封フレーム１６が基板４と６を接合し、第３の密封フレーム１８が基板６と８を接合する。
【００２１】
本発明の第１の実施形態によれば、ディスプレイセル１は、３つの充填孔２６、２８、３０を含み、その各々は、それぞれ３つの空洞２０、２２、２４のいずれか１つと連通する。図１に見られるように、３つの充填孔２６、２８、３０は、セル１の同じ側の面１０に配置され、第１の充填孔２６は、第１の基板２を貫いて第１と第２の基板２、４と密封フレーム１４とで境界を定められた空洞２０と連通する。一方、第１と第２の基板２、４を貫く第２の充填孔２８は、密封状態で第１の空洞２０を通過して第２の空洞２２に開いている。第１、第２、第３の基板２、４、６を貫く第３の充填孔３０は、密封状態で第１と第２の空洞２０、２２を通過して第３の空洞２４内に開いている。勿論、１つの変形によれば、この第３の充填孔は、最後の基板を貫いて直接第３の空洞２４内に開くこともできる。
【００２２】
充填孔２６、２８、３０は、密封フレーム１４、１６、１８の内側周辺部に配置され、充填孔が通過するが孔が開いていてはいけない空洞からその充填孔を密封状態に隔離する同じく密封材料で作られた壁３２で囲まれるてい。
【００２３】
図２と共に示す本発明の第２の実施形態によれば、充填孔の各々は、少なくとも１つの空洞を通過して孔が結合された空洞に至る。実際に、第１と第２の基板２、４により境界を定められた空洞２０と連通することになっている充填孔２６は、上述の場合のようにセル１の面１０ではなくセルの下面１２に配置されていることが図２から見ることができ、この充填孔２６は、密封状態で第３と第２の空洞２４、２２を通過して第１の空洞２０内に開いている。第２と第３の充填孔２８、３０は、図１に示す例と変わりがない。同様に、充填孔２６、２８、３０は、それらが通過するが開いていてはいけない空洞に関しては、上述のように密封材料で作られた壁３２を追加するか、又は、適切な長さに調節した微小管を用いるかのいずれかにより密封される。
【００２４】
以上においては、中間基板の両面、すなわちセルの外面を形成しない面が液晶と接触する多層セルが説明された。すなわち、例えば基板４は、基板２と基板６と共に連続して密封空洞２０、２２の境界を定める。勿論、互いに他の基板の上に結合された２枚の基板をそれぞれ含む複数の個々のセルによって多層セルが形成される場合に対しても、本発明が同一の方法で適用される。このような場合が図３に概略的に示されており、全体的に参照番号３４で表す多層セルが、一対の平行基板４２、４４、４６により各々境界が定められている互いに他の上に結合されたそれぞれ３つの個々のセル３６、３８、４０で形成されていることを示している。２つの連続する個々のセルを分離する空間は、多層セルがいくつかの重ね合わせた個々のセルで作られるという事実を明瞭に図示するために誇張して示されている。しかし、個々のセルが互いに他の上に密接に結合されること、そのためにセルの下部基板と次のセルの上部基板との間には空いた空間が存在しないことは当然のこととして説明が進められる。
【００２５】
本発明によれば、第１の充填孔４８は、多層セル３４の一方の外面を形成する基板４２を貫いて第１の個別セル３６に形成された空洞内に開き、第２の充填孔５０は、２枚の基板４２と基板４２に結合された基板４４とを貫いて第２の個別セル３８により形成された空洞内に開き、第３の充填孔５２は、基板対４２、４４と基板４４に結合された基板４６とを貫いて第３及び最後の個別セル４０により形成された空洞内に開いている。
【００２６】
図４に示す変形によれば、孔が異なる基板２、４、６を貫通し、次に、それぞれ微小管の一部分５４、５６、５８がこれらの孔に係合し、この微小管部分の長さは、それらが種々の空洞２０、２２、及び／又は、２４を通過して、それらが連通することになっている空洞内に開いているように調節される。この第２の実施形態の主な利点は、微小管部分が密封されているために、充填孔が通過するが開いていてはいけない空洞からその充填孔を隔離するために通常設けられる密封材料の壁を省略することができるという事実にある。その結果、密封フレームの構成が単純になり、特に、表面での充填孔の占有表面が減少する。すなわち、ディスプレイセルの活性表面が大きくなることになる。
【００２７】
図５に示す別の変形によれば、充填孔２６、２８、３０は、密封フレーム１４、１６、１８の周囲の外側に設けられる。すなわち、図５に見られるように、基板２、４、６、８は、目標とするセルの最終的な寸法よりも僅かに大きい。この余分な空間は、それぞれ以下のために使用される。
【００２８】
・第１の基板２を通して第１の充填孔２６を貫通させる。この第１の孔２６は、第１と第２の基板２、４と密封フレーム１４とにより境界を定められた空洞２０と連通している。この密封フレーム１４は、そのほぼ直線的な形状から局所的に外れ、上述の第１の孔２６が現れる場所で円弧の形状の部分６０を形成している。この円弧の形状を有する部分６０は、上述の空洞２０の内部容積の中に開放され、それによって液晶がそこに入ることができる。
【００２９】
・第１と第２の基板２、４を通して第２の充填孔２８を貫通させる。この第２の孔２８は、第２と第３の基板４及び６と密封フレーム１６とにより境界を定められた空洞２２と連通し、この密封フレーム１６は、そのほぼ直線的な形状から局所的に外れ、上述の第２の孔２８が現れる場所で円弧の形状の部分６２を形成している。この円弧の形状の部分６２は、上述の空洞２２の内部容積の中に開放され、それによって液晶がその空洞に入ることができる。この第２の孔２８は、液晶が上述の基板２、４、６の間に入り込んで密封フレーム１４及び１６を濡らすことを防ぐために、この第２の孔が第１の基板２から第２の基板４まで通過する場所において密封容積の境界を定める壁６４により取り囲まれている。
【００３０】
・第１、第２、第３の基板２、４、６を通して第３の充填孔３０を貫通させる。この第３の孔３０は、第３と第４の基板６及び８と密封フレーム１８とにより境界を定められた空洞２４と連通する。この密封フレーム１８は、そのほぼ直線的な形状から局所的に外れ、上述の第３の孔３０が現れる場所で円弧の形状の部分６６を形成している。この円弧の形状の部分６６は、上述の空洞２４の内部容積の中に開放され、それによって液晶がそこに入ることができる。この第３の孔３０は、液晶が上述の基板２、４、６の間に入り込んで密封フレーム１４と１６を濡らすことを防ぐために、この第３の孔が第１の基板２から第２の基板４まで、第２の基板４から第３の基板６まで通過する場所において密封容積の境界を定める壁６８、７０により取り囲まれている。
【００３１】
最後に、空洞を充填した後で充填孔を密封材料で充填し、次に基板を目標とする寸法に切断する。
本発明が上述の実施形態に限定されないこと、及び、本発明の範囲から逸脱することなく種々の変更及び簡単な変形を考えることができることは当然である。特に、例えば、３つの重ね合わせた液晶層と、電気化学光電池を形成するために染色剤により感光性にされた半導体材料で形成された第４の層とを含む多層セルにも、本発明が同一の方法で適用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】充填孔の１つが充填される空洞内に直接現れる個々の充填孔の各々に結合された液晶を包含する３つの密封空洞の境界を定める密封フレームにより対で接合された４つの重ね合わせた基板を含む多層液晶セルの透視斜視図である。
【図２】図１と類似であるが、充填孔が結合された空洞に達する前にその全てが少なくとも１つの空洞を通過することを示す図である。
【図３】他のセルの上に互いに結合された３つの個々のセルで形成された多層セルの概略断面図である。
【図４】図１と類似であるが、微小管部分が種々の空洞を通過してそれらが連通することになっている空洞内に開いていることを示す図である。
【図５】図１と類似であるが、充填孔が密封フレームの周囲の外側に配置されていることを示す図である。
【符号の説明】
１ 液晶ディスプレイセル
２，４，６，８ 基板
１０ 第１の基板の上面
１２ 最後の基板の下面
１４，１６，１８ 密封フレーム
２０，２２，２４ 密封空洞
２６，２８，３０ 充填孔

Claims (6)

1. ｎを３に等しいか又はそれ以上の整数とした場合にｎ枚の重ね合わせた基板（２、４、６、８）を含み、これらの基板（２、４、６、８）が、光学的又は電気光学的に活性な媒体を包含する（ｎ−１）の密封空洞（２０、２２、２４）の境界を定める密封フレーム（１４、１６、１８）により接合され、第１の基板（２）の上面（１０）及び最後の基板（８）の下面（１２）がセル（１）の外面を形成する、特に液晶ディスプレイセル（１）、電気化学光電池、又は、液晶ディスプレイセル及び電気化学光電池の組合せである多層セルであって、
   少なくとも部分的にセル（１）の１つの面又は他の面に配置された（ｎ−１）の充填孔（２６、２８、３０）
   を含み、
   前記（ｎ−１）の充填孔（２６、２８、３０）は、それぞれが異なる空洞と連通し、少なくとも１つの空洞を通過してそれぞれが結合された空洞に至り、かつ前記（ｎ−１）の充填孔（２６、２８、３０）は、それらが通過する１つ又は複数の空洞からは隔離される
   ことを特徴とする多層セル。
2. ｎを３に等しいか又はそれ以上の整数とした場合にｎ枚の重ね合わせた基板（２、４、６、８）を含み、これらの基板（２、４、６、８）が、光学的又は電気光学的に活性な媒体を包含する（ｎ−１）の密封空洞（２０、２２、２４）の境界を定める密封フレーム（１４、１６、１８）により接合され、第１の基板（２）の上面（１０）及び最後の基板（８）の下面（１２）がセル（１）の外面を形成する、特に液晶ディスプレイセル（１）、電気化学光電池、又は、液晶ディスプレイセル及び電気化学光電池の組合せである多層セルであって、
   （ｎ−１）の充填孔（２６、２８、３０）
   を含み、
   前記充填孔の少なくとも１つ（２６）は、第１（２）の基板又は最後（８）の基板を貫通して、前記第１の基板又は最後の基板とそれに向き合っている基板（４）又は（６）とにより境界を定められたそれぞれの空洞（２０）又は（２４）と連通し、残りの充填孔は、少なくとも部分的にセル（１）の１つの面又は他の面に配置され、
   前記充填孔（２８、３０）は、それぞれが異なる空洞と連通し、少なくとも１つの空洞を通過してそれらが結合された空洞に至り、
   前記残りの充填孔は、それらが通過する１つ又は複数の前記空洞から隔離される
   ことを特徴とする多層セル。
3. 前記充填孔（２６、２８、３０）は、前記密封フレーム（１４、１６，１８）の内側周辺部に配置されて、同じく密封材料で作られた壁（３２）により囲まれ、この壁は、充填孔が通過する前記空洞（２０、２２、２４）から充填孔を密封状態に隔離することを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載の多層セル。
4. 前記充填孔（２６、２８、３０）は、前記密封フレーム（１４、１６，１８）の周囲の外側に配置されることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載の多層セル。
5. 前記充填孔（２６、２８、３０）は、微小管の一部分（５４、５６、５８）により形成され、これらの微小管は、種々の前記空洞（２０、２２、２４）を通過してそれらが連通することになっている空洞内に開いていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の多層セル。
6. 互いに他のセルの上に結合された少なくとも２つの個別のセル（３６、３８、４０）により形成されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の多層セル。

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